Progetto Tx e Rx digitale 2,4Ghz con microcontrollore

[RonGraham]

Ciao a tutti,

Mi sono appena iscritto su questo forum, però ho sempre avuto la passione per gli aerei radiocomandati e quindi ho sempre seguito questo e altri forum...

Finalmente ho deciso di comprare il mio primo aeromodello, però essendo uno di quelli che si preferisce costruire una cosa piuttosto che comprarla già fatta e visto che l'elettronica è il mio campo, mi sono un'attimo bloccato sul discorso radio...


LA MIA IDEA: (spero di non aver detto un mucchio di caXXate )

Le normali radio per aerei RC, sia quelle FM sia quelle a 2,4Ghz hanno un numero limitato di canali di controllo...la mia idea è nata dal voler costruire un aeromodello con molte funzioni ma il problema è il costo di una radio con tanti canali...

Il mio progetto prevede di avere a bordo dell'aereo varie strumentazioni e sensori tra cui anche una microcamera, accelerometri, giroscopi ecc... e vorrei che da terra sia possibile comunicare con questi sensori.

Quindi l'idea che mi è venuta in mente è di realizzare un trasmettitore e ricevitore con frequenza 2,4Ghz basato su microcontrollori (PIC della microchip) e come modulo transceiver uno zigbee standard IEEE 802.15.4 per reti wireless a breve-medio raggio (tipo MRF24J40 della Microchip o altri moduli della Nordic) Questi sono moduli low cost (10euro l'uno circa) e possono trasmettere e ricevere quindi avremmo un aereo che ci invia dati. Inoltre il protocollo di comunicazione è personalizzabile, in pratica decido che tipo di messaggio inviare/ricevere!

Quindi montando un pic+mrf24j40 sull'aeromodello e utilizzando un pic+mrf24j40 come radiocomando io posso inviare e ricevere byte generici, quindi invece di controllare solo dei canali prefissati, io invio messaggi di qualunque genere avendo quindi un numero infinito di canali di controllo.

Esempio io mando il messaggio "aumenta velocità motore" e il pic sull'aereo aumenta il duty cycle del pwm che comanda il motore.
Oppure chiedo di leggere i dati dall'accelerometro e lui mi invia i dati...

Problemi di interferenza non ce ne sono, in quanto il protocollo di comunicazione prevede un ID per ogni transceiver quindi la comunicazione avviene solo tra i dispositivi che hanno quell'ID!
Ho visto che ora sono in vendita dei radiocomandi a 2,4Ghz, ma ho visto che hanno comunque un numero limitato di canali di controllo, quindi non risolvono il problema...dovrò costruirmi tutto da solo (spero di farcela)



I PROBLEMI E LE SOLUZIONI:

-Di base i chip che ho citato prima hanno range limitato a 100-150metri, ma il problema si risolve aggiungendo un circuito di amplificazione, aumentando la portata a 1300m senza problemi!


-Questi circuiti sono già progettati per consumare il minimo possibile, in quanto sono progettati per lavorare con alimentazione a batteria, in ogni modo è possibile minimizzare ancora di più il consumo gestendo tramite firmware la modalità di funzionamento dei chip: in funzione, spento, in standby (sleep).

-Il motore elettrico si pilota in PWM, il motore a scoppio non so come viene pilotato a livello elettronico, però credo che non ci sia problema...

-I servo motori si controllano direttamente con il PIC


Che ne dite? ho scritto un mare di cavolate? si può fare un cosa del genere?

Grazie a tutti per l'interessamento!

Ciao
Luca

[LONGFLYER]

Originalmente inviato da RonGraham

Ciao a tutti,

Mi sono appena iscritto su questo forum, però ho sempre avuto la passione per gli aerei radiocomandati e quindi ho sempre seguito questo e altri forum...

Finalmente ho deciso di comprare il mio primo aeromodello, però essendo uno di quelli che si preferisce costruire una cosa piuttosto che comprarla già fatta e visto che l'elettronica è il mio campo, mi sono un'attimo bloccato sul discorso radio...


LA MIA IDEA: (spero di non aver detto un mucchio di caXXate )

Le normali radio per aerei RC, sia quelle FM sia quelle a 2,4Ghz hanno un numero limitato di canali di controllo...la mia idea è nata dal voler costruire un aeromodello con molte funzioni ma il problema è il costo di una radio con tanti canali...

Il mio progetto prevede di avere a bordo dell'aereo varie strumentazioni e sensori tra cui anche una microcamera, accelerometri, giroscopi ecc... e vorrei che da terra sia possibile comunicare con questi sensori.

Quindi l'idea che mi è venuta in mente è di realizzare un trasmettitore e ricevitore con frequenza 2,4Ghz basato su microcontrollori (PIC della microchip) e come modulo transceiver uno zigbee standard IEEE 802.15.4 per reti wireless a breve-medio raggio (tipo MRF24J40 della Microchip o altri moduli della Nordic) Questi sono moduli low cost (10euro l'uno circa) e possono trasmettere e ricevere quindi avremmo un aereo che ci invia dati. Inoltre il protocollo di comunicazione è personalizzabile, in pratica decido che tipo di messaggio inviare/ricevere!

Quindi montando un pic+mrf24j40 sull'aeromodello e utilizzando un pic+mrf24j40 come radiocomando io posso inviare e ricevere byte generici, quindi invece di controllare solo dei canali prefissati, io invio messaggi di qualunque genere avendo quindi un numero infinito di canali di controllo.

Esempio io mando il messaggio "aumenta velocità motore" e il pic sull'aereo aumenta il duty cycle del pwm che comanda il motore.
Oppure chiedo di leggere i dati dall'accelerometro e lui mi invia i dati...

Problemi di interferenza non ce ne sono, in quanto il protocollo di comunicazione prevede un ID per ogni transceiver quindi la comunicazione avviene solo tra i dispositivi che hanno quell'ID!
Ho visto che ora sono in vendita dei radiocomandi a 2,4Ghz, ma ho visto che hanno comunque un numero limitato di canali di controllo, quindi non risolvono il problema...dovrò costruirmi tutto da solo (spero di farcela)



I PROBLEMI E LE SOLUZIONI:

-Di base i chip che ho citato prima hanno range limitato a 100-150metri, ma il problema si risolve aggiungendo un circuito di amplificazione, aumentando la portata a 1300m senza problemi!


-Questi circuiti sono già progettati per consumare il minimo possibile, in quanto sono progettati per lavorare con alimentazione a batteria, in ogni modo è possibile minimizzare ancora di più il consumo gestendo tramite firmware la modalità di funzionamento dei chip: in funzione, spento, in standby (sleep).

-Il motore elettrico si pilota in PWM, il motore a scoppio non so come viene pilotato a livello elettronico, però credo che non ci sia problema...

-I servo motori si controllano direttamente con il PIC


Che ne dite? ho scritto un mare di cavolate? si può fare un cosa del genere?

Grazie a tutti per l'interessamento!

Ciao
Luca

Certamente un ottimo esercizio ed a riguardo puoi verificare in questo sito francese (tradotto con google) cosa hanno già realizzato .. Google Traduci
Tieni presente però che le radio normalmente acquistabili presentano oltre ad una infrastruttura hardware anche una infrastruttura software ampiamente collaudate per una affidabilità d'integrazione ai massimi livelli nel caso di marchi blasonati ..
Normalmente in volo ci sono alcuni pericolosi chili ed a volte dai costi esagerati ..

Ciò non toglie che esiste una fetta di appassionati che costruisce per il se, addirittura, il proprio aeroplano full-size ma è pur vero che lo fanno seguendo pedissequamente un progetto garantito ..

Suggerimento:
- impara a volare ed a divertirti con una radio dal costo economico ma grande versatilità (Hitec Optic 6 2.4Ghz che compresa di spedizione ha un costo inferiore a 159€ .. semmai ti dico dove ..), nel frattempo la conversione alla telemetria integrata di tutti i link 2.4Ghz sul mercato sarà completata e tu potrai decidere se passare all'autocostruzione di un sistema radio e conseguente complesso software, oppure, scegliere uno dei tanti link 2.4Ghz possibili ..

PS. I link 2.4Ghz già telemetrici sono JETI, WEATRONIC, HITEC e MULTIPLEX (degli ultimi due dovrebbero entrare in commercio fra non molto il parco sensori e relativa modalità di ricezione di cui ancora si sa poco ..)

[RonGraham]

ciao, ti ringrazio per la risposta...è proprio quello che voglio fare io

sul sito che mi hai linkato ho visto che hanno costruito altimetro, variometro e tachimetro.

loro usano l' Xbee che è una versione più potente dello zigbee e credo che con soltanto quel modulo comandino l'aereo e leggano i dati dai sensori

Certo comunque hai ragione, per iniziare compro una radio già fatta e nel frattempo inizio a fare un po' di prove con qualche chip della microchip, tanto già li uso e ci metto poco a scrivere un firmware per i sensori, per quanto riguarda il controllo dell'aereo la parte che mi preoccupa di più è comandare in modo preciso i servomotori...

chiaramente prima di raggiungere un risultato decente e utilizzabile ci vorrà un po' di tempo, però io non la vedo tanto incasinata la cosa...senza dubbio il software è la parte più complessa, però secondo me è meno difficile di quanto sembra...poi magari mi sbaglio e la cosa diventa infattibile

per quanto riguarda le radio 2,4Ghz in commercio oggi, tu sai che modulazione usano? sono sempre FM come le normali radio?

un po' di OFF TOPIC:

Senti tu come punto di partenza cosa mi consigli, lasciando stare per un attimo telemetria e cose varie? sui vari forum consigliano come primo aereo l'easystar e come prezzo in effetti va benissimo...l'ho trovato anche a 220€ con motore, servi e radio 4ch zebra pronto al volo...

tu mi sconsigli di iniziare con il motore a scoppio?

[LONGFLYER]

Originalmente inviato da RonGraham

ciao, ti ringrazio per la risposta...è proprio quello che voglio fare io

sul sito che mi hai linkato ho visto che hanno costruito altimetro, variometro e tachimetro.

loro usano l' Xbee che è una versione più potente dello zigbee e credo che con soltanto quel modulo comandino l'aereo e leggano i dati dai sensori

Certo comunque hai ragione, per iniziare compro una radio già fatta e nel frattempo inizio a fare un po' di prove con qualche chip della microchip, tanto già li uso e ci metto poco a scrivere un firmware per i sensori, per quanto riguarda il controllo dell'aereo la parte che mi preoccupa di più è comandare in modo preciso i servomotori...

chiaramente prima di raggiungere un risultato decente e utilizzabile ci vorrà un po' di tempo, però io non la vedo tanto incasinata la cosa...senza dubbio il software è la parte più complessa, però secondo me è meno difficile di quanto sembra...poi magari mi sbaglio e la cosa diventa infattibile

per quanto riguarda le radio 2,4Ghz in commercio oggi, tu sai che modulazione usano? sono sempre FM come le normali radio?

un po' di OFF TOPIC:

Senti tu come punto di partenza cosa mi consigli, lasciando stare per un attimo telemetria e cose varie? sui vari forum consigliano come primo aereo l'easystar e come prezzo in effetti va benissimo...l'ho trovato anche a 220€ con motore, servi e radio 4ch zebra pronto al volo...

tu mi sconsigli di iniziare con il motore a scoppio?

Oggi esiste l'elettrico che presenta davvero molti vantaggi per un neofita e se poi lo scoppio non è mai stato un desiderio è difficile che lo diventi in seguito.

L'elettrico è silenzioso, non inquina, è riaccendibile all'occorrenza, è comodo (nessuna miscela e pulizia finale) e con l'elica a pale ripiegabili non hai bisogno di usare le costose pinne estraibili .. per contro devi comprare più batterie se vuoi volare mentre le precedenti sono in carica e quindi necessitano di un carica batterie da campo con alimentatore casalingo per la produzione dei 12V (che al campo puoi ottenere in automobile ..).
Lascia perdere una radio non computerizzata, sono soldi al vento, meglio una radio come quella indicata che ti durerà davvero molto prima di sentire l'esigenza del cambio.
Ottimi come primi modelli quelli in "espanso" (che espanso non sono ma materiali brevettati): lo EasyStar non ha alettoni mentre lo EasyGlider Si, quindi dal controllo più completo .. fatti un giro al campo che magari trovi entrambi.

[RonGraham]

si infatti, pensavo di andare al campo di volo qui a bologna e vedere dal vivo quello che succede...

per il super radio comando digitale vedo di mettermi all'opera appena mi arrivano gli altri chip mrf24j40 e vedo prima di tutto qual'è l'effettivo range di funzionamento e poi potrei fare le prime prove comandando l'aereo con il radio comando e utilzzando il microcontrollore con mrf24 solo per leggere i dati dai sensori...

[lucriz]

molto interessante il discorso radio.
Avevo un'idea simile alla tua, solo che più focalizzata su lato software (faccio il programmatore, quindi....).
La mia idea era di sfruttare un modulo ppm esistente, in modo da avere la parte RF pronta e funzionante, in questo modo potrei concentrarmi sullo sviluppo del software della radio, che poi è la parte più complessa.
L'idea di partire da zero anche per la parte RF va bene, ma prima di volare in sicurezza credo che impiegherai un bel po di tempo.

Poi se vuoi pure controllare il motore con elettronica tua i tempi si allungheranno ancora, io per mettere a punto un ESC brushed ci ho messo quasi un mese dopo il termine della costruzione.
Per un brushless poi non so proprio.

Comunque auguri e tienici informati sugli sviluppi.

[RonGraham]

grazie, ancora il progetto non è stato definito e non ho nemmeno una bozza... devo ancora documentarmi per bene sui motori brushless e su come controllarli, in ogni modo pensavo di fare un passo alla volta partendo dai sensori (altimetro, accelerometro, tachimetro, giroscopio e microcamera) poi verrà il momento del controllo dell'aereo quindi brushless e servomotori.

I servomotori li ho già usati molto tempo fa e per quello che mi ricordo vengono controllati del tutto in digitale, mentre i brushless non li ho mai usati, so soltanto che bisogna controllare tutti gli elettromagneti del motore per invertire il campo magnetico e sincronizzare il tutto con un sensore effetto hall...credo però che questo lavoro sia svolto da una scheda interna al motore, e per controllare questa scheda credo basti inviare un segnale pwm al motore...cmq questo problema lo affronterò dopo aver sistemato i sensori a bordo del velivolo

[lucriz]

Motor Control Design Center

per i brushless e i pic microchip puoi partire certamente da li.
niente sensori di hall però, misuri la back emf dell'avvolgimentyo non alimentato e individui il passaggio per lo zero, quindi cambi l'alimentazione degli avvoglimenti in base a una tabella.
c'è pure un utente su questo forum, che ha seguito il progetto ed è riuscito a far muovere un brushless.

I servi sono una bazzecola, un impulso da 0,75 a 2.25 ms ogni 22 ms.

[RonGraham]

si chiaramente essendo senza sensore il motore lo controllo come dici tu...
comunque quella è la parte secondaria... in pratica il vero scopo di questo progetto è avere un sistema di controllo con l'aereo del tutto digitale, in modo da mandargli da terra dei comandi sotto forma di byte, insomma quasi come fosse un robot per internderci... all'inizio quindi userò sicuramente il regolatore originale per il motore...diciamo che il primo passo è sostituire trasmettitore e ricevitore con due moduli wireless 802.15.4 tipo zigbee e basta...

tornando al discorso motore...se uso un normale regolatore comprato in negozio posso controllarlo con un normalissimo segnale pwm vero?

scusate se faccio domande magari molto ovvie per voi aeromodellisti, ma ancora non so bene come funzionano i circuiti usati nell'aeromodellismo e mi sto documentando

[LONGFLYER]

Originalmente inviato da RonGraham

si chiaramente essendo senza sensore il motore lo controllo come dici tu...
comunque quella è la parte secondaria... in pratica il vero scopo di questo progetto è avere un sistema di controllo con l'aereo del tutto digitale, in modo da mandargli da terra dei comandi sotto forma di byte, insomma quasi come fosse un robot per internderci... all'inizio quindi userò sicuramente il regolatore originale per il motore...diciamo che il primo passo è sostituire trasmettitore e ricevitore con due moduli wireless 802.15.4 tipo zigbee e basta...

tornando al discorso motore...se uso un normale regolatore comprato in negozio posso controllarlo con un normalissimo segnale pwm vero?

scusate se faccio domande magari molto ovvie per voi aeromodellisti, ma ancora non so bene come funzionano i circuiti usati nell'aeromodellismo e mi sto documentando

Per un sistema davvero digitale .. guarda lo S.BUS della Futaba (pag.14) http://downloads.hobbico.com/catalog...ba-catalog.pdf .. e prendere così un esempio di connessione digitale rx-servo ..
Buon lavoro !!!